美国国家标准技术研究院(NIST)的物理学家展示了一种紧凑的原子钟设计，该钟表依赖于冷cold原子而不是通常的热原子，该开关有望提高精度和稳定性。

　　用新纸描述的是，原型钟的心脏(装有原子的真空室)大约是一个咖啡杯的大小，大小为150立方厘米，放在一个小的激光和电子设备的桌子上。如果经过改进，小型化并与紧凑型激光器和电子设备集成在一起，NIST的新时钟设计可能具有与NIST的芯片级原子钟相同的尺寸(大约是火柴盒大小)，同时在关键时间内的精度最高可达到1000倍一天或更长的时间。

　　通过实现这一目标，冷原子钟还可以与商用铯束原子钟(普通实验室仪器)的性能相匹配，但封装更小。

　　NIST物理学家伊丽莎白·唐利说：“我们正在努力将超便携式时钟推向更高的性能水平。” “目的是制造甚至不需要校准的时钟。”

　　NIST 在2004年率先开发了芯片大小的原子钟。**几年前，在热气体中使用原子的类似设计原子钟已经商业化。在过去的八年中，这个NIST研究小组一直专注于衍生技术，即芯片级原子磁力计，但最近又将重点放在微型原子钟设计上。

　　芯片级原子钟为许多需要短时间定时同步的应用(例如GPS接收器)保持足够的时间。但是，由于原子分散在高压气体中，因此时钟精度往往会在几个小时以上的时间内漂移，这会根据温度改变原子的共振频率(时钟滴答频率)。新的冷原子钟根本不使用这些气体，因此消除了这种误差源。像这样的改进可以将小型低功耗时钟的使用扩展到诸如同步电信网络之类的严格应用中。

　　NIST的冷原子钟依赖于装在一个小型玻璃真空室内的约100万million原子。原子在非常冷的微开尔文温度下被激光冷却并被磁场捕获。两个近红外激光从上方和下方对称激发原子。每个激光器产生两个频率的光，将其调谐直到原子在两个能量状态之间振荡并停止吸收光。这将时钟滴答频率设置为特定的微波频率。

　　通过同时从相反方向瞄准原子，激光装置消除了测量误差的主要来源，即多普勒频移或原子与激光相互作用和移动时视在共振频率的变化。时钟还具有special原子独有的特殊量子特征，可以增强信号对比度，并使时钟滴答的检测更加精确。

　　NIST研究人员已经在研究冷原子钟的下一个版本。除了减小其尺寸外，研究人员还期望通过添加磁屏蔽和抗反射涂层来改善其性能。该研究部分由国防高级研究计划局资助。